Gemini證明數(shù)學(xué)新定理！全程沒(méi)聯(lián)網(wǎng)

來(lái)源：量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

聞樂(lè) 發(fā)自 凹非寺

Gemini又偷偷藏不住了。

內(nèi)部數(shù)學(xué)版學(xué)霸模型FullProof全程不聯(lián)網(wǎng)，直接幫數(shù)學(xué)家證明了代數(shù)幾何領(lǐng)域的一個(gè)新定理——

0虧格映射到旗簇空間的motivic類(lèi)等價(jià)結(jié)論。

好好好，咱先來(lái)簡(jiǎn)單理解一下，就是把一堆無(wú)缺口的橡皮筋按一定的規(guī)則套進(jìn)層層嵌套的盒子里，橡皮筋所有的擺放方式就對(duì)應(yīng)了一個(gè)空間；

新結(jié)論證明這個(gè)空間可以用「一般線(xiàn)性群+仿射空間」的組合來(lái)表示，后續(xù)研究相關(guān)問(wèn)題直接分析這個(gè)簡(jiǎn)單的樣板就行。

在這項(xiàng)研究中，Gemini埋下關(guān)鍵思路的伏筆，甚至能獨(dú)立給出反例，精彩表現(xiàn)直接讓美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)主席都點(diǎn)贊：

Gemini的證明嚴(yán)謹(jǐn)、正確、優(yōu)雅……這是我本人也會(huì)引以為傲的見(jiàn)解。

那咱就來(lái)看看怎么嚴(yán)謹(jǐn)、怎么優(yōu)雅的？？

Gemini埋下關(guān)鍵思路伏筆

這篇論文聚焦的核心問(wèn)題，是確定0虧格映射到旗簇空間的motivic類(lèi)等價(jià)形式。

• 旗簇空間

  是一種由不同維度子空間層層嵌套構(gòu)成的幾何結(jié)構(gòu)，類(lèi)似大盒套中盒套小盒的收納系統(tǒng)；

• 0虧格映射

  對(duì)應(yīng)把無(wú)洞的光滑曲線(xiàn)（像橡皮筋）放進(jìn)這個(gè)嵌套空間的所有擺放方式；

• 格羅滕迪克群

  代數(shù)幾何里一個(gè)用來(lái)給幾何空間分類(lèi)歸檔的數(shù)學(xué)工具，專(zhuān)門(mén)解決“復(fù)雜空間能不能等價(jià)成簡(jiǎn)單空間”的問(wèn)題；

• motivic類(lèi)

  就是代數(shù)幾何里，給各類(lèi)幾何空間在格羅滕迪克群里貼的身份標(biāo)簽。

數(shù)學(xué)家想要知道的是，這些復(fù)雜的擺放方式集合，能否在格羅滕迪克群里，找到一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且和這個(gè)集合性質(zhì)完全等價(jià)的替身。

數(shù)學(xué)家采用分次纖維化迭代的思路推進(jìn)證明，這個(gè)關(guān)鍵思路正是Gemini在推導(dǎo)過(guò)程中暗示的。

研究人員先搭建旗簇空間的部分旗塔結(jié)構(gòu)，定義對(duì)應(yīng)的投影映射，把原本復(fù)雜的映射問(wèn)題拆解成一層一層的纖維求解問(wèn)題，證明每一層的纖維都和帶基點(diǎn)的無(wú)處零截面空間是同構(gòu)的；

接著計(jì)算這類(lèi)截面空間在格羅滕迪克群里的等價(jià)類(lèi)，再基于motivic平凡纖維化的性質(zhì)，得出結(jié)論，這個(gè)等價(jià)類(lèi)的表達(dá)式只和向量叢的秩與次數(shù)有關(guān)，和向量叢的具體分裂類(lèi)型沒(méi)有關(guān)系。

最終證明，當(dāng)代表空間層級(jí)特征的數(shù)值β滿(mǎn)足“嚴(yán)格單調(diào)”條件時(shí)，這個(gè)復(fù)雜集合的motivic類(lèi)，恰好等價(jià)于“一般線(xiàn)性
群”與“仿射空間”的組合。

這就為后續(xù)研究提供了極簡(jiǎn)的分析模板，也搭建起代數(shù)雙重環(huán)空間與拓?fù)潆p重環(huán)空間之間的聯(lián)系橋梁。

接下來(lái)說(shuō)說(shuō)Gemini的功勞。

研究初期，數(shù)學(xué)家先提出了一個(gè)關(guān)于有限域點(diǎn)計(jì)數(shù)的弱猜想，還將這個(gè)核心難題拆解成從易到難的階梯式子問(wèn)題，比如先讓AI解決這類(lèi)具體案例。

基于Gemini打造的專(zhuān)用數(shù)學(xué)系統(tǒng)FullProof，迅速給出了這些特殊案例的完整證明。

推導(dǎo)過(guò)程圍繞多項(xiàng)式三元組的互素性、相交對(duì)條件展開(kāi)，結(jié)合莫比烏斯反演、zeta函數(shù)等工具完成計(jì)數(shù)，邏輯非常嚴(yán)謹(jǐn)。

還隱含了纖維類(lèi)獨(dú)立性的關(guān)鍵思路，比如證明中指出的選擇數(shù)量與的分裂類(lèi)型無(wú)關(guān)，這也就是關(guān)鍵思路的伏筆。

FullProof輸出的多項(xiàng)式三元組推導(dǎo)手稿

當(dāng)數(shù)學(xué)家提出“該結(jié)論能否推廣到同倫等價(jià)場(chǎng)景”的疑問(wèn)時(shí)，F(xiàn)ullProof獨(dú)立給出了有效的反例。

比如論文中提到的的情形，證明不具備的有理同倫型，明確了定理不能直接拓展到同倫等價(jià)的范疇。

專(zhuān)用數(shù)學(xué)學(xué)霸

這次用到的Gemini數(shù)學(xué)版（內(nèi)部叫FullProof），特別擅長(zhǎng)攻克motivic類(lèi)這種高階抽象計(jì)算難題。

它的工作方式是先從最小的特殊情況入手，先搭邏輯鏈，再推結(jié)論，在數(shù)學(xué)推理上比普通AI嚴(yán)謹(jǐn)?shù)枚唷?/p>

重點(diǎn)來(lái)了，完成這些推導(dǎo)全程不用聯(lián)網(wǎng)，完全靠模型自己訓(xùn)練時(shí)攢下的數(shù)學(xué)知識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)腦補(bǔ)出全新的證明思路。

作者們特意對(duì)比了現(xiàn)有文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)FullProof的輸出跟已發(fā)表的東西沒(méi)有明顯重合，基本確定原創(chuàng)。

對(duì)比之前數(shù)學(xué)家們用過(guò)的Macaulay2工具，Gemini明顯更厲害也更快。

以前Macaulay2只能做數(shù)值驗(yàn)證，而Gemini能給出可直接復(fù)用的邏輯框架，大幅縮短了研究周期。

但是話(huà)說(shuō)回來(lái)，Gemini目前還沒(méi)法獨(dú)立做到從特殊案例推廣到通用結(jié)論這一步。

客觀上要依賴(lài)數(shù)學(xué)家搭建框架、提煉策略。

不過(guò)還是想知道，Gemini藏的這個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)霸啥時(shí)候公開(kāi)呢～

論文地址：https://arxiv.org/pdf/2601.07222
參考鏈接：https://x.com/A_G_I_Joe/status/2011213692617285729

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